Investigadores de la Universidad de Stanford (EEUU) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han desarrollado un material que imita las propiedades exóticas del grafeno. El trabajo, que se publica esta semana en ‘Nature’, abre la vía para sintetizar a gran escala materiales con propiedades parecidas al grafeno y nuevos dispositivos a medida.
El grafeno, a caballo entre un metal y un semiconductor, es bidimensional y se caracteriza por tener una sola capa de átomos de carbono. Imagen: Jannik Meyer Manchester University
Un equipo internacional con participación del investigador del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid (CSIC) Francisco Guinea ha conseguido fabricar un material que imita las propiedades exóticas del grafeno. El trabajo, que aparece publicado en el último número de la revista Nature, puede ayudar a sintetizar materiales con propiedades cualitativamente similares al grafeno a gran escala, así como a disponer de nuevos dispositivos a medida.
El grafeno, a caballo entre un metal y un semiconductor, es bidimensional y se caracteriza por tener una sola capa de átomos de carbono colocados en una red hexagonal; es transparente, impermeable, duro y elástico y tiene ciertas deformaciones que dan lugar a campos magnéticos muy elevados. Cuando los premios Nobel de Física 2010 Andre Geim y Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester, consiguieron aislar este material hace ocho años, abrieron también las puertas al conocimiento de estas propiedades únicas.
“Los electrones del grafeno se comportan como partículas elementales de masa cero, es decir, se mueven a velocidades cercanas a la de la luz. Además, las deformaciones de la red cristalina producen efectos similares a los de un campo magnético, pero mucho mayor que los que se pueden obtener en un laboratorio en la Tierra”, destaca Guinea, coautor del estudio y Premio Nacional de Investigación 2011 en Ciencias Físicas.
Un posible sustituto
Estas particularidades se han reproducido ahora colocando moléculas de óxido de carbono (CO) “en posiciones adecuadas” sobre una superficie de cobre. Sirviéndose de un microscopio de barrido electrónico, los científicos lograron “empujar” estas moléculas. La propagación de los electrones a lo largo de la superficie de cobre se vio modificada por las moléculas, lo que dio como resultado propiedades cualitativamente similares a las del grafeno.
Los científicos llevan años trabajando con este material y creen que las aplicaciones «en campos tan diversos como la electrónica, la telefonía móvil, la aeronáutica o los procesadores de hidrocarburos» no se harán esperar. El principal problema es que aún no es posible disponer de cantidades suficientes para su fabricación a gran escala.
Según Guinea, el método de fabricación descrito en este trabajo supone un paso más en la futura obtención de materiales con propiedades similares al grafeno, pero amplificadas o modificadas. “Nuestro método nos ha permitido conseguir todo tipo de deformaciones y campos pseudomagnéticos. Además, hemos logrado un grado de control de estas propiedades que en el grafeno es muy difícil obtener”, agrega el investigador.
La fabricación y la posterior caracterización del nuevo material se han realizado en la Universidad de Stanford, en California (Estados Unidos). Los resultados han sido comparados con modelos teóricos desarrollados en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC).
Referencia bibliográfica:
Kenjiro K. Gomes, Warren Mar, Wonhee Ko, Francisco Guinea, y Hari C. Manoharan. “Designer Dirac fermions and topological phases in molecular grapheme”. Nature 483, 15 de marzo de 2012. DOI: 10.1038/nature10941.
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